Die rechtsmedizinische Begutachtung von Verletzungen im Kopfbereich durch Schläge mit Bierflaschen aus Glas, nachfolgend als Bierflaschen abgekürzt, ist oftmals die Folge körperlicher Auseinandersetzungen in Schankgaststätten. Im Rahmen der juristischen Aufarbeitung eines entsprechenden Sachverhaltes stellen sich die Fragen nach der tatsächlich erfolgten Tathandlung und der akuten sowie potenziellen Lebensgefahr einer getroffenen Person. Ziel forensisch-biomechanischer Begutachtung ist es, die entstandenen Verletzungen hinsichtlich ihrer Schwere zu beurteilen und einen Entstehungsmechanismus zu rekonstruieren. In Abhängigkeit des verwendeten Tatwerkzeuges, der Schlagtechnik, der eingesetzten Kraft und der Kontaktfläche mit einer getroffenen Körperregion gilt es, die Verletzungsgefahr durch diese spezielle Form der Gewalteinwirkung zu beurteilen. In der rechtsmedizinischen Literatur gibt es bis dato keine ausreichende, experimentell validierte Datenmenge, mithilfe derer entsprechende Fragestellungen, bezogen auf gebrauchte, leere 0,5-l-Bierflaschen, forensisch-biomechanisch beantwortet werden können. Grundsätzlich ist es schwierig, menschliches Originalgewebe zu Testzwecken zu erhalten. Deshalb ist es von besonderer Wichtigkeit, zielführende Versuche an vergleichbaren Substanzen wie Acryl oder Schweineschwarte auf Kopfmodellen durchzuführen.

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit den forensisch-biomechanischen Aspekten von Schlägen mit gebrauchten, leeren 0,5-l-Bierflaschen gegen den menschlichen Schädel auseinander. Mehrere experimentelle Untersuchungen liefern im Folgenden eine Interpretationsgrundlage, um den Vorgang eines Bierflaschenschlags gegen den Kopf rekonstruieren und das Verletzungspotenzial in Abhängigkeit der übertragenen Energie und des Bruchverhaltens beurteilen zu können.

Material und Methoden

30 gebrauchte, leere 0,5-l-Bierflaschen aus Glas der Augustiner Brauerei München mit einem Gewicht von ca. 345 g wurden als Schlagwerkzeug verwendet (Abb. 1). Die Bierflaschen wurden am Flaschenhals gehalten und manuell in einer Abwärtsbewegung gegen das Schädelsimulanz, einen Alukern eines Dummy-Kopfes Hybrid III (Humanetics ATD manufacturing, Huron, OH, USA), geschlagen. Als Kopfhautsurrogat wurde Acryl mit einer Dicke von 3 mm in den Versuchen 1–20 auf den Kopf gezogen. In den Versuchen 21–30 wurden zum Vergleich 5 mm dicke Schweineschwarten verwendet. Der präparierte Aluminiumschädel wurde auf der Mehrkomponenten-Kraftmessplatte Typ 9286B der Fa. Kistler Instrumente AG (Kistler Instrumente GmbH, Sindelfingen, Deutschland) befestigt (Abb. 2). Mit der BioWare®-Software (Kistler Instrumente GmbH, Sindelfingen, Deutschland) wurde die Bodenreaktionskraft bis zu einem Maximalwert von 12 kN aufgezeichnet. Fotos wurden mit der Digitalkamera Canon EOS 250D (Canon GmbH Deutschland, Krefeld) angefertigt.

5 weibliche und 2 männliche Probanden führten die Schläge abwechselnd in einer Vertikalbewegung aus, wobei die Flasche jeweils am Hals gehalten wurde. Die Kontaktfläche war die zylindrische Seitenfläche der Bierflaschen jeweils mit der Scheitelregion des Dummy-Kopfes. Blieb die Flasche intakt, wurde der Versuch mit (subjektiv) erhöhter Intensität und gleichbleibender Bewegungsführung erneut bis zum Bruch der Flasche ausgeführt. Ziel war es, die maximal mögliche Kraftübertragung auf den Schädel herauszufinden. Zusätzlich wurden Verletzungen an den Kopfhautsurrogaten sowie die Bruchmuster der Bierflaschen analysiert.

Abb. 1
figure 1

Computertomographische Untersuchung einer 0,5-l-Bierglasflasche der Augustiner Brauerei München

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Abb. 2
figure 2

Versuchsaufbau

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Ergebnisse

Die Schläge mit leeren Bierflaschen aus Glas auf den mit Acryl überzogenen Schädel und auf den mit Schweineschwarte präparierten Schädel lieferten vergleichbare Ergebnisse. Im Fall des Acrylsurrogats zeigte sich nach 20 Versuchen (Tab. 1) eine durchschnittliche Bruchkraft von 532 N (318–921 N). Nach 10 Schlägen auf die Schweineschwarte konnte eine durchschnittliche Bruchkraft von 750 N (394–951 N) ermittelt werden (Tab. 2). Es stellte sich heraus, dass ein Zerbrechen der Flasche in der Regel mit einer Reduktion der auf den Kopf übertragenen Kraft einhergeht. Die höchste Transferkraft wurde bei intakten Flaschen erreicht (1003 N bei Acryl und 1208 N bei der Kopfschwarte).

Tab. 1 Schläge mit der Seite einer 0,5-l-Bierglasflasche auf Acryl – Aluminium
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Tab. 2 Schläge mit der Seite einer 0,5-l-Bierglasflasche auf Schweineschwarte – Aluminium
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Das Bruchverhalten der Bierflaschen zeigte immer eine Zersplitterung in viele kleine Einzelscherben (>30), während die oberen ca. 3–6 cm des in der Hand gehaltenen Flaschenhalses intakt blieben (Abb. 3). Im Bereich des Etiketts wurden die Glasscherben meist im Verbund zusammengehalten. Der Flaschenboden ist ebenfalls jeweils in mehrere Fragmente zersprungen. Ein charakteristisches Bruchverhalten im Sinne von nachvollziehbaren Bruchlinien oder Scherben konnte nicht festgestellt werden (Abb. 4).

Abb. 3
figure 3

Zersplitterung der Bierflasche beim Auftreffen auf den Schädel

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Abb. 4
figure 4

Resultierende Frakturstücke nach Bierflaschenschlag mit zylindrischer Seitenfläche

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Sowohl die Acrylhaut als auch die Schweineschwarte zeigten im Bereich der Kontaktstelle eine leichte Kompression des Gewebes. Scharfe Verletzungen konnten in nur 4 Versuchen auf der Schweineschwarte festgestellt werden. Hier wurden oberflächliche, kleine, bis maximal 0,7 cm lange und lediglich wenige Millimeter tiefe (ca. 2 mm) in das Surrogat eindringende, scharfrandige Verletzungen festgestellt (Abb. 5).

Abb. 5
figure 5

Defekte an der Schweineschwarte nach Bierflaschenschlag

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Die typische Kraftübertragung während eines Schlags mit der Bierflasche vollzog sich in einer äußerst kurzen Zeitspanne. Innerhalb von weniger als 4 ms wurden die durch den Schlag aufgebrachten Kräfte auf den Kopf übertragen. Exemplarisch sind in Abb. 6 die Kraftverläufe verschiedener Schläge dargestellt.

Abb. 6
figure 6

Kraftverlaufskurven einer Schlagbewegung mit einer 0,5-l-Bierglasflasche gegen den Schädel

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Diskussion

Die biomechanisch-forensische Analyse von Verletzungsvorgängen in Form von Schlägen mit einem Gegenstand aus Glas (Flaschen, Trinkgefäße usw.) kann auf verschiedenen physikalischen Parametern basieren und schließt die Bewertung stumpfer sowie evtl. scharfer Gewalt ein. Im Fall einer Stoßeinwirkung mittels eines intensiven Schlags mit einer Bierflasche ist ausschlaggebend, ob beim Stoß zunächst der Schädel oder die Flasche zu Bruch geht – eine Schädelfraktur kann aufgrund der möglichen Komplikationen (insbesondere intrakraniellen Blutungen) zu einer Gefahr für das Leben der betroffenen Person führen, ein Bruch der Flasche verhindert im Endeffekt eine weitere signifikante stumpfe (Stoß‑)Einwirkung, und in weiterem Verlauf des Vorgangs steht dann die scharfe Einwirkung im Vordergrund. Um eine objektive Bewertungsgrundlage zu ermöglichen, wurde in der vorliegenden Studie die Stoßkraft bei Schlägen auf ein Kopfmodell gemessen. Das hier zum Einsatz kommende Messverfahren wurde bereits in früheren Untersuchungen zum Thema der potenziellen Verletzungsgefahr bei Schlägen gegen den Kopf von den Autoren angewandt [8, 9]. Grundlage der Bewertung ist die Gegenüberstellung der gemessenen Parameter und der biomechanischen Toleranzgrenzen des jeweiligen Gewebes. Werden Letztere erreicht bzw. überschritten, so kommt es zu entsprechenden Verletzungen der Haut, Knochen sowie des darunter liegenden Gewebes. Insbesondere auch bei einer hohen Kopfbeschleunigung (mit Interaktion zwischen dem Gehirn und dem Schädel) kann es ferner zu Verletzungen im Bereich des Zentralnervensystems kommen. Bedingt durch individuelle anatomische Unterschiede und verschiedenartige Untersuchungsmethoden werden die Toleranzgrenzen der Haut [3, 6, 7, 16,17,18] und der Schädelknochen [2, 13, 14, 19] in wissenschaftlichen Veröffentlichungen unterschiedlich angegeben. Hauptgründe für divergierende Resultate sind die experimentell vorbestimmte Art und Weise sowie die Dauer der jeweiligen Belastung, bezogen auf die Kontaktfläche. Unterschiedliche, teils statische und teils dynamische Messmethoden mit differierenden Belastungen ergeben entsprechend variierende Toleranzgrenzen. Auch werden in den publizierten Arbeiten z. T. unterschiedliche physikalische Größen zur Definition der Frakturtoleranzen herangezogen, was eine direkte Vergleichbarkeit zusätzlich erschwert. Im Fall eines Bierflaschenschlags gegen den menschlichen Schädel handelt es sich um eine sehr kurze Kontaktzeit (max. 4 ms) sowie eine relativ kleine Kontaktfläche (jeweils konvexe Oberflächen des Schlagobjekts und des Kopfes/Schädels), sodass die in der Literatur angegebenen Parameter nur in Relation zu unseren Versuchen interpretiert werden können. Auch spielt das verwendete organische Material oder Surrogat eine wichtige Rolle und muss bei der rechtsmedizinischen Interpretation publizierter Daten mitberücksichtigt werden.

Die maximal mögliche Kraftentwicklung beim Bierflaschenschlag lag in unseren Versuchen knapp über 1200 N. Bei experimentell ermittelten Frakturtoleranzen des Stirnbeins von 4,0 kN [14], des Hinterhauptbeins von 13,6 kN [19], des Scheitelbeins von 5,8–17,0 kN [2] und des Schläfenbeins von 6,1 kN [13] ist es äußerst unwahrscheinlich, durch den Schlag mit einer 0,5-l-Bierflasche eine Fraktur des Hirnschädels zu bewirken.

Bezogen auf die Gesichtsknochen kann die strukturelle Festigkeit der Flaschen die der menschlichen Knochen überschreiten. 6 unserer insgesamt 89 Schlagversuche erreichten einen Wert über 1000 N, was die Bruchkraft des Jochbeins überschreitet [14] und zu entsprechenden Frakturen führen kann. Das Nasenbein hat eine Frakturschwelle < 0,5 kN [2] und ist somit durch eine Bierflasche leicht zu frakturieren. Diese Ergebnisse decken sich mit epidemiologischen Studien [5] und Falldarstellungen [11, 12], wobei die Intensität und Häufigkeit von Hautverletzungen in diesen Publikationen stärker repräsentiert waren als bei unseren Versuchen. In einem Teil dieser Fälle wurden eine 0,75-l-und eine 1,0-l-Glasflasche als Schlagwerkzeuge verwendet. Aufgrund des höheren Gewichtes ist hier mit einer höheren Kraftentwicklung und -übertragung mit entsprechend abweichendem Verletzungspotenzial zu rechnen [15]. In einer Arbeit von Bollinger et al. [4] wird Glasflaschen bei anderem Versuchsaufbau das Potenzial zugesprochen, Schädelkalottenverletzungen hervorzurufen. Auch wenn Frakturen des Schädelknochens nicht ausgeschlossen werden können, so zeigen unsere Ergebnisse, dass die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses zumindest in der von uns untersuchten Situation mit Einwirkung der Seitenfläche der Flasche äußerst gering ist. Dies steht mit Falldarstellungen und Ergebnissen von PMHS-Versuchen (PMHS: „postmortal human subjects“) von Madea et al. [12, 13] in Einklang und sollte bei der Beurteilung der potenziellen Lebensgefahr eines Schlages mit einer Bierglasflasche berücksichtigt werden, zusammen mit der Tatsache, dass tödliche Verletzungen infolge von Schlägen mit Glasflaschen selten sind – eine Einschätzung von Madea [10], die sich mit unserer Erfahrung deckt.

Kommt es bei Kontakt des Schlagwerkzeugs mit dem Schädel zu einem Zerbrechen der Bierflasche, so geht durch den Bruchvorgang ein Teil der übertragenen Energie verloren. Das bedeutet, dass eine intensiv durchgeführte Schlagbewegung mit Zerbrechen der Flasche beim Aufprall auf dem Kopf zu einer wesentlich geringeren Kraftübertragung und somit zu einer relevant geringeren Verletzungsgefahr bezüglich stumpfer Gewalt führt als ein Schlag, der mit einer Intensität knapp unterhalb des Bruchniveaus der Flasche durchgeführt wird. Gleichzeitig steigt jedoch die Wahrscheinlichkeit von Verletzungen durch scharfe Gewalt, was jedoch nach derzeitigem Kenntnisstand in Bezug auf die potenzielle Lebensgefahr eine untergeordnete Rolle zu spielen scheint. Bezogen auf Verletzungen durch scharfe Gewalt entstehen diese beim Zerbrechen der Flasche durch die Druck-Schnitt-Kombination und durch beschleunigte Glassplitter mit noch ausreichender Restenergie (d. h. ein ausreichendes Gewicht bei entsprechender Beschleunigung). Anhand der vorliegenden Ergebnisse sind oberflächliche Verletzungen durch entstandene Glasfragmente zwar möglich, tiefgreifende Schnittverletzungen konnten bei senkrechter Schlagbewegung im Rahmen unserer Versuche jedoch nicht beobachtet werden.

In den Experimenten wurden die Schläge mit leeren Bierflaschen durchgeführt, da hier eine höhere maximale Kraftübertragung zu erwarten ist. Gefüllte Bierflaschen haben eine niedrigere Frakturtoleranzschwelle, brechen bei geringerer Krafteinwirkung und haben somit ein insgesamt etwas geringeres Verletzungspotenzial [4]. Bei der Beurteilung der potenziellen Lebensgefahr einer Verletzung mit Bierflaschen sollte daher auch immer an eine leere Flasche gedacht werden.

Einschränkungen

In der vorliegenden Arbeit wurde eine relativ geringe Anzahl von Versuchen durchgeführt. Allerdings ist es bekannt, dass ballistische Testreihen auf physikalischen Grundlagen beruhen und somit auch eine hohe Fallzahl eine nur geringe Abweichung der Grundparameter wie Masse, Geschwindigkeit oder Bruchverhalten zur Folge hat. Für die rechtsmedizinische Beurteilung und Interpretation dieser speziellen Art der Gewalteinwirkung würde eine geringgradige Abweichung vom Ergebnis keine relevanten Auswirkungen haben.

Die manuelle Durchführung der Versuche erlaubt realitätsnahe Ergebnisse und ermöglicht so eine praxisnahe forensisch-biomechanische Interpretation der erworbenen Daten.

Die Schläge wurden in der vorliegenden Versuchsreihe gegen einen unzerbrechlichen Kopf-Dummy geführt, was keine Beobachtung von Frakturen ermöglicht. Die diskutierten Schlussfolgerungen bezüglich des Verletzungspotenzials wurden durch einen Literaturvergleich gezogen.

Im Gegensatz zu einem menschlichen Schädel, der innerhalb seiner Belastungsgrenzen auch zumindest geringfügig elastisch verformbar ist, ist der Aluminiumkern des Dummy-Kopfmodels starr. Dies begünstigt eine kurze Stoßdauer und eine geringe Kontaktfläche (d. h. bei gegebener Kraft eine hohe Spannung = Kraft pro Fläche). Bei stark konvexer Oberfläche einer Bierflasche dürfte jedoch die Präsenz eines verformbaren Hautsurrogats ausschlaggebend sein, durch eine Verformung der Kalotte von insgesamt wenigen Millimetern (wobei auf die lokale Verformung mit Änderung der Kontaktfläche nur ein Bruchteil entfallen dürfte) wie experimentell festgestellt [19], ist eine große Veränderung des Verhältnisses zwischen Kraft und Kontaktfläche oder der Stoßdauer nicht zu erwarten. Dafür, dass die verwendete Messmethode nicht zu einer Unterschätzung des Verletzungspotenzials führt, zeigt unsere Auswertung konkreter Fälle von Maßkrugschlägen [1]. Hier wurden weniger schwere Verletzungen festgestellt, als die Messresultate erwarten ließen, die mit einem vergleichbaren Set-up gewonnen wurden.

Fazit

Schläge mit einer leeren 0,5-l-Bierflasche aus Glas gegen den menschlichen Schädel können zu stumpfen und scharfen Verletzungen führen.

Bei Kontakt der Glasflasche im Gesichtsbereich (v. a. Nasenbein, Jochbein) sind Knochenverletzungen durchaus möglich, bei Aufschlagen am Hirnschädel sind Frakturen als äußerst unwahrscheinlich einzustufen.

Bricht die Bierflasche beim Auftreffen auf den Schädel, so führt dies zu einer deutlichen Reduktion der Kraftübertragung mit Risikominderung stumpfer Verletzungen. Gleichzeitig erhöht sich durch die beschleunigten Scherben die Wahrscheinlichkeit scharfer Verletzungen.

Die rechtsmedizinische Beurteilung körperlicher Auseinandersetzungen geht in der Regel mit einer hohen Anzahl unbekannter Variablen einher. Im Fall eines Bierflaschenschlags gegen den Kopf sind dies meist der Gebrauchszustand der Flasche, die individuelle Dicke des Knochenschädels, die tatsächliche Kontaktfläche und die Schlaggeschwindigkeit. Daher ist es ratsam, eine forensisch-biomechanische Beurteilung von Verletzungen durch Bierflaschen erst nach Kenntnis sämtlicher Informationen den Hergang betreffend durchzuführen.